一种多元包覆改性单晶三元正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，所述的方法具体为：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒混合在一起，在200‑400℃、有氧环境下保温2‑8h，然后开始降温至室温，形成一种多元包覆改性单晶三元正极材料。其优势在于改善单晶三元正极材料在充放电过程中因表面副反应引起的结构性破裂和循环性能下降的问题。

A multi-component coating modified single crystal ternary anode material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种多元包覆改性单晶三元正极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池正极材料领域，具体为一种多元包覆改性单晶三元正极材料及其制备方法。
技术介绍
申请人北京理工大学于2018年申请了一项专利技术专利CN201811492423.4，其公开了一种表层包覆钨酸锂及掺杂W的三元正极材料，所述表层包覆钨酸锂及掺杂W的三元正极材料包括镍钴锰三元正极材料及附着在所述镍钴锰三元正极材料之外的钨酸锂层；所述镍钴锰三元正极材料为LiNixCoyMn1-x-yO2,其中x>0.6，y>0，1-x-y>0；所述镍钴锰三元正极材料向内延伸5-10nm的区域内掺杂W离子，形成W离子掺杂层。其采用一步法实现，即在前驱体与锂盐混合的过程中加入钨源，再加高温煅烧得到，制备方法简单。所述表层包覆钨酸锂及掺杂W的三元正极材料可以改善高镍三元正极材料在循环过程中因表层结构不稳定而导致材料整体循环性能差等问题，其利用包覆及掺杂两者协同作用改善三元正极材料的电化学性能及结构稳定性，从而得到高性能的高镍三元正极材料。其综合性能为循环50周后，表层包覆钨酸锂及掺杂W的三元正极材料与镍钴锰三元正极材料的循环性能相比，前者的循环容量保持率约为：95％-97.5％，后者循环保持率为93％。本申请所要解决的技术问题是：单晶三元正极材料在充放电过程中，其表面与电解液接触面会发生副反应，引起结构性破裂、胀气和循环性能下降的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，该方法的优势在于改善单晶三元正极材料在充放电过程中因表面副反应引起的结构性破裂和循环性能下降的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，所述的方法具体为：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒混合在一起，在200-400℃、有氧环境下保温2-8h，然后开始降温至室温，形成一种多元包覆改性单晶三元正极材料。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述的三元正极材料为LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中，0＜x≤0.65，0＜y＜1.0，0＜x+y＜1.0。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述三元正极材料、磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒的质量比为100：0.5-5：0.2-3。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述磷钨酸盐颗粒为磷钨酸铵、磷钨酸锂中的一种；所述硼酸盐颗粒为四硼酸锂、偏硼酸锂中的一种。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述有氧环境中氧气体积比含量为20vol％-100vol％。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述的方法具体包括如下步骤：步骤1：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒均匀混合在一起；步骤2：在200℃-400℃、有氧环境下保温2-8小时；步骤3：降温至室温，形成一种多元包覆改性单晶三元正极材料；降温过程中降温时长为5-10小时。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述磷钨酸盐颗粒的粒径为0.1um-2um；所述硼酸盐颗粒的粒径为0.1um-2um。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述的三元正极材料的粒径为1.0-5.0um。在上述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法中，所述的三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒以固相混合或在液相中混合。同时，本专利技术还公开了一种多元包覆改性单晶三元正极材料，采用如上任一所述的方法制备得到与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的优势在于改善单晶三元正极材料在充放电过程中因表面副反应引起的结构性破裂和循环性能下降的问题。附图说明图1是本专利技术实施例1的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例2的扫描电镜图；图3是本专利技术实施例3的扫描电镜图；图4是本专利技术实施例4的扫描电镜图；图5是本专利技术实施例1-4以及对比例1的电学性能测试结果。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒均匀混合在一起；本步骤中的三元正极材料为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2；三元正极材料、磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒的质量比为100：0.5：0.2。步骤2：在200℃、有氧环境下保温8小时；具体来说，在标准大气压下，于有氧氛围中，氧含量为50％，氧气通气速度为50ml/min，氩气含量为50％，氩气通气速度为50ml/min，并持续供气。步骤3：降温至室温，即得。在此过程中，降温时长为5小时。下面为实施例1的扫描电镜图，可见表面存在直径为10-200nm的点状包覆层。实施例2一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒均匀混合在一起；本步骤中的三元正极材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；三元正极材料、磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒的质量比例为：100：5：3步骤2：在400℃、有氧环境下保温4小时；具体来说，在标准大气压下，于有氧氛围中，氧含量为80％，氧气通气速度为80ml/min，氩气含量为20％，氩气通气速度为20ml/min，并持续供气。步骤3：降温至室温，即得。在此过程中，降温时长为5小时。下面为实施例2的扫描电镜图，可见表面存在直径为10-200nm的点状包覆层。实施例3一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒均匀混合在一起；本步骤中的三元正极材料为LiNi0.55Co0.15Mn0.3O2；三元正极材料、磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒的质量比为100：1：2。步骤2：在300℃、有氧环境下保温6小时；具体来说，在标准大气压下，于有氧氛围中，氧含量为100％，氧气通气速度为100ml/min，并持续供气。步骤3：降温至室温，即得。在此过程中，降温时长为5小时。下面为实施例3的扫描电镜图，可见表面存在直径为10-200nm的点状包覆层。实施例4一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒均匀混合在一起；本步骤中的三元正极材料为LiNi0.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述的方法具体为：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒混合在一起，在200-400℃、有氧环境下保温2-8h，然后开始降温至室温，形成一种多元包覆改性单晶三元正极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述的方法具体为：把三元正极材料和磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒混合在一起，在200-400℃、有氧环境下保温2-8h，然后开始降温至室温，形成一种多元包覆改性单晶三元正极材料。


2.根据权利要求1所述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述的三元正极材料为LiNixCoyMn(1-x-y)O2，其中，0＜x≤0.65，0＜y＜1.0，0＜x+y＜1.0。


3.根据权利要求1所述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述三元正极材料、磷钨酸盐颗粒、硼酸盐颗粒的质量比为100：0.5-5：0.2-3。


4.根据权利要求3所述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述磷钨酸盐颗粒为磷钨酸铵、磷钨酸锂中的一种；所述硼酸盐颗粒为四硼酸锂、偏硼酸锂中的一种。


5.根据权利要求1所述的多元包覆改性单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述有氧环境中体积比含量为20vol％-100vol％。

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇东，吴建华，范江，马真，文雅，周志度，邓利远，贺亚峰，万国江，
申请(专利权)人：英德市科恒新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44